一种结合PD协议的线性充电方法、装置及充电电路与流程

本发明涉及充电装置，特别是涉及一种结合pd协议的线性充电方法、装置及充电电路。

背景技术：

1、线性充电集成电路一直是成本最低的充电方式。但是因为其通常工作在输入电压和电池电压的压差比较大的情况下，充电效率低，发热大，只能用于小电流(例如500ma左右)充电。如果电池容量大，或者快充需要，充电电容通常需要1a以上，那通常采用基于dcdc开关电源技术的开关充电，提升充电效率，但是因为需要在外围电路里搭配电感使用。通常大电流的电感尺寸比较大，结合开关充电的集成电路占用pcb电路板的面积较大，成本高，且无法适合电路板空间要求很苛刻的电子产品。业界还有一种利用mcu控制充电电源的输出电压，通过mosfet和测量电流的精密电阻来实现低压差的线性充电，俗称“直充”方式，但是该方案是通过特殊的私有协议，并且集成度低，成本高，占电路板面积大。

技术实现思路

1、本发明目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种结合pd协议的线性充电方法及充电电路，通过结合通用的usb pd协议中标准pps协议来控制目前已经标准化的pd充电器的输出电压，通过检测充电电流来动态调整充电器的输出电压，实现低压差，大电流的充电。而整个方案通过高集成度的单个芯片来实现，成本低廉，适合于电路板空间极小但是有对大电流快充有需求的电子产品。

2、本发明的技术方案，一种结合pd协议的线性充电方法，包括以下具体步骤：

3、s1、检测充电器是否为具有usb pd pps协议的usb pd充电器；若不是则进行s2；若是则进行s3；

4、s2、检测不是usb pd充电器则对输入电压不做调整，设定一个较低的电流值并采用恒流充电对用电设备进行充电；并将该电流值设定为“标准充电电流值”；

5、s3、检测是usb pd充电器则进入“首次快充电压点”判断阶段；

6、若“首次快充电压点”寻找失败，则充电芯片恢复“标准电流充电值”，进行常规标准电流充电；

7、若“首次快充电压点”寻找成功，则进入快速充电模式；

8、s4、充电芯片将恒流充电电流设为快速充电电流值，将usb pd充电器设为首次快充电压点，并随时监控充电电流检测信号；

9、若收到“充电电流偏小”的信号，则将usb pd充电器的输出电压设定值抬高，直到收到“充电电流达标“的信号；当电压抬高至内部设定的最高值后，则继续维持该最高值；直至快速充电模式结束；

10、s5、快速充电模式结束，充电芯片将充电电流设回为标准充电电流，完成标准充电的最后恒压过程；或持续维持快速充电电流值，直至完成充电最后的恒压过程。

11、s3中采用逐渐降低电压方式判断充电器是否进入“首次快充电压点”：

12、通过标准的usb pd pps协议通知充电器输出电压从某一个安全值逐渐降低，每次降低，都将恒流充电电流设为一个较高的电流值，定义为“快速充电电流值”；并监控充电电流检测信号，如果收到是“充电电流达标”信号，则继续降低充电器输出电压值，直至收到“充电电流偏小”信号；则该电压值的前一个设定点被定为“首次快充电压点”；

13、若该电压高于一个内部设定点，则定义为“首次快充电压点寻找失败”，否则被定义为“成功”。

14、s3中采用逐渐升高电压方式判断充电器是否进入“首次快充电压点”：

15、通过标准的usb pd pps协议，通知充电器输出电压从“涓流充电电平”或者内部设定的某个电压开始，逐渐升高，每次升高，都将恒流充电电流设为快速充电电流值，监控充电电流检测信号，如果收到的是“充电电流偏小”信号，就继续升高充电器的输出电压值，直至收到“充电电流偏高”的信号；则该电压值被定义为“首次快充电压点”；

16、若该电压高于一个内部设定点，则定义为“首次快充电压点寻找失败”，否则被定义为“成功”。

17、一种结合pd协议的线性充电装置，采用上述的方法进行充电，包括充电器、充电线及待充电电子设备；

18、充电器和待充电电子设备上均设置type-c接口；充电线分别连接充电器和待充电电子设备上的type-c接口；充电器接民用交流电源对待充电电子设备进行充电；

19、待充电电子设备上集成充电电路，充电电路通过充电线中的cc信号线，与充电器进行通讯，使充电器提供充电芯片所需要的电压。

20、优选的，充电器为具有usb pd pps协议的充电器。

21、一种结合pd协议的线性充电电路，包括pd诱骗模块、恒流恒压电流镜模块、充电电流感知模块、供电电压调整模块以及vbus接口、cc线接口、gnd接口和vbat接口；

22、民用交流电源通过vbus接口和gnd接口形成回路，对充电电路内的各个模块进行供电；

23、pd诱骗模块用于与usb pd充电器通讯，调整usb pd充电器的输出电压；

24、恒流恒压充电电流镜模块通过vbat接口与外部电池电性连接，输出充电电流给外部电池充电；

25、充电电流感知模块与恒压恒流电流镜模块连接，并感知实际充电电流，并将此电流的信息提供给供电电压调整模块；

26、供电电压调整模块则负责执行算法逻辑，根据充电电流感知模块给出的信息，在不同的充电状态下调整供电电压。

27、优选的，恒流恒压电流镜模块的充电电流由1：n的左右匹配的镜像电流源产生，其中1倍电流源的电流就是充电电流的1/n，且将1倍电流源记为1/n ichrg电流源。

28、优选的，充电电流感知模块从恒流恒压电流镜模块中的1/n ichrg电流源得知充电电流，然后让这个电流通过一个电阻rcs，得到一个与充电电流等比例的电压；

29、该电压，通过和一个电压基准比较，当该电压低于电压基准的某个比例时，说明充电电流偏小，该模块给供电电压调整模块一个“充电电流偏小”的信号，而当该电压高于电压基准的某个比例，则该模块给供电电压调整模块一个“充电电流达标”的信号。

30、优选的，该电压基准，可以内部产生，也可以由外部电阻设定；

31、当获得的电压值低于电压基准的90％，则定义为“电流偏小比较电平”；

32、当获得的电压值高于电压基准的95％，则定义为“电流达标比较电平”。

33、优选的，从充电电流感知模块给出的电流偏小信号和电流达标信号，作为供电电压调整模块的输入，由供电电压调整模块的逻辑算法，通过给“pd诱骗模块”信号，通知其维持，升高或降低usb pd充电器的输出电压。

34、与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

35、1、本发明利用usb pd标准的pps协议，在充电芯片中集成了pd诱骗模块来判断是否存在usb pd充电器和调整usb pd充电器的输出电压。

36、2、本发明利用线性充电恒压恒流电流镜充电模块自带的1/n ichrg电流源感知实际充电电流，将电流流经一个电阻，将电阻两端的电压与预设的“充电电流偏小电平”和“充电电流达标电平”相比较，给出“充电电流偏小”和“充电电流达标”的信号。

37、3、本发明的供电电压调整模块实现了整个线性充电的过程。

38、4、本发明包括一个集成了usb pd诱骗模块，恒流恒压充电模块，充电电流感知模块和供电电压调整模块，完整的线性充电芯片。该芯片不需要外围电感而实现了高效充电，降低了成本并节省pcb空间。